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复合法制备高锂离子电导率硫化物固体电解质
1
作者 陶益成 陈少杰 +3 位作者 陈晓添 彭刚 吕战鹏 许晓雄 《储能科学与技术》 CAS 2016年第4期462-468,共7页
将二元硫化物固体电解质75Li_2S·24P_2S_5·1P_2O_5(LPOS)的非晶前驱体与三元硫化物电解质Li_(10)GeP_2S_(12)(LGPS)前驱体按不同质量比均匀混合后,在270℃下进行烧结制备得到系列新型固体电解质材料(1-ω%)LPOS·ω%(t-LG... 将二元硫化物固体电解质75Li_2S·24P_2S_5·1P_2O_5(LPOS)的非晶前驱体与三元硫化物电解质Li_(10)GeP_2S_(12)(LGPS)前驱体按不同质量比均匀混合后,在270℃下进行烧结制备得到系列新型固体电解质材料(1-ω%)LPOS·ω%(t-LGPS)(ω=3、5、7、10)。当ω=5时,制得的新型固体电解质95%LPOS·5%(t-LGPS)在室温下具有最高的离子电导率1.0×10^(-3)S/cm。采用XRD、EIS、SEM等手段对该新型电解质材料的结构、形貌及电化学性能等进行了系统表征,并对电导率提高的机理进行了探讨。构建的全固态锂电池LiCoO_2/95%LPOS·5%(t-LGPS)/Li表现出良好的电池性能,在25℃、0.1 C下,电池首周放电容量为115.7 mA·h/g,循环20圈后仍有80.38%的容量保持率。 展开更多
关键词 固体电解质 复合法 锂离子电导率 机理研究 全固态锂电池
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喷雾蒸发法制备Al和Ta掺杂锆酸镧锂固态电解质工艺研究
2
作者 高鹏 沈宇帆 +2 位作者 张扬 张海 刘青 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期16-23,共8页
采用喷雾蒸发法制备石榴石型固态电解质锆酸镧锂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO),并经过煅烧-烧结得到固态电解质片。喷雾蒸发法合成LLZO具有达到分子级别混合、不会产生大量废水、容易调控合成条件等优势。LLZO常见的高锂离子电导率掺... 采用喷雾蒸发法制备石榴石型固态电解质锆酸镧锂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO),并经过煅烧-烧结得到固态电解质片。喷雾蒸发法合成LLZO具有达到分子级别混合、不会产生大量废水、容易调控合成条件等优势。LLZO常见的高锂离子电导率掺杂相包括Al掺杂LLZO(Li_(6.1)La_(3)Zr_(2)Al_(0.3)O_(12),Al-LLZO)和Ta掺杂LLZO(Li_(6.4)La_(3)Zr_(2)Ta_(0.6)O_(12),Ta-LLZO)。然而,喷雾蒸发法所用的前驱液绝大多数情况下是溶液,因此合成Ta-LLZO存在一定困难,目前还没有用喷雾蒸发法合成Ta-LLZO的相关报道。因此,提出配置含有固态Ta_(2)O_(5)颗粒的悬浊液作为前驱液,进而用喷雾蒸发法合成Ta-LLZO的办法,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)分析等表征测试技术,研究了Al掺杂和Ta掺杂对蒸发粉末和煅烧粉末的形貌及晶体结构以及对最终固态电解质片形貌、晶体结构、电导率的影响规律。结果表明:对于Al掺杂,在高蒸发温度、高浓度前驱液合成条件下,蒸发粉末容易形成球壳结构,反之容易形成实心结构,对于Ta掺杂,固态Ta_(2)O_(5)颗粒的存在使得蒸发粉末容易形成实心结构;Al掺杂的煅烧粉末里含有较多的LaAlO_(3)杂质,而Ta掺杂的煅烧粉末里含有较多的La_(2)Zr_(2)O_(7)杂质;Al掺杂的电解质片的锂离子电导率为2.0×10^(-4) S/cm,Ta掺杂的电解质片的锂离子电导率为2.7×10^(-4) S/cm。 展开更多
关键词 Al-LLZO Ta-LLZO 喷雾蒸发法 形貌 锂离子电导率
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溶剂化离子液体修饰的高性能聚环氧乙烷基固态电解质
3
作者 邱安 王子涵 +3 位作者 董鑫 董金超 蒋玉雄 李剑锋 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期93-102,共10页
[目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加... [目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加剂,运用各种谱学和电化学方法对固态电解质进行表征,并考察了[Li(G4)][FSI]含量对固态电解质的影响.[结果]当n(EO)∶n(Li)=20∶1时,与PEO-LiFSI-20∶1(PF-20)相比,制备的PEO-[Li(G4)][FSI]-20∶1(PGF-20)固态电解质的结晶度和机械强度未产生明显变化,在60℃下其锂离子电导率(0.44 mS/cm)和迁移数(0.253)明显提升.随着[Li(G4)][FSI]含量的增加,固态电解质的结晶度和机械性能未产生明显变化,其60℃下的锂离子电导率随之增加,而孔道直径和数量则呈先减小后增大的趋势,其中PGF-20的孔道直径最小、数量最少,且具有最低的对称电池过电位和最高的氧化电位.将PGF-20应用到Li‖LiFePO_(4)全固态电池,可以在60℃、0.5 C的条件下稳定循环100次,且容量保持率可达88.7%.[结论]溶剂化离子液体的引入使得固态电解质表面产生微米级的孔道结构,从而有利于锂离子的传输;适量引入溶剂化离子液体可生成富含LiF的稳定固态电解质界面,使其锂对称电池具有较低的过电位.本研究成功构筑基于溶剂化离子液体的高性能PEO基固态电解质,可为同类型固态电解质的开发提供借鉴. 展开更多
关键词 聚环氧乙烷基固态电解质 溶剂化离子液体 固态锂金属电池 锂离子电导率 锂离子迁移数
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氧化物固体电解质的三维框架结构设计及在全固态锂离子电池中的应用
4
作者 陈斐 Rannalter Leana Ziwen +2 位作者 宋尚斌 曹诗雨 沈强 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第19期10-24,共15页
相比于传统锂离子电池,全固态锂电池在安全性、能量密度和工作温度范围等方面具有显著优势,研究并开发固体电解质是突破锂电池的技术瓶颈和进一步产业化发展的关键步骤。针对目前聚合物复合电解质中的颗粒填料团聚以及固体电解质/电极... 相比于传统锂离子电池,全固态锂电池在安全性、能量密度和工作温度范围等方面具有显著优势,研究并开发固体电解质是突破锂电池的技术瓶颈和进一步产业化发展的关键步骤。针对目前聚合物复合电解质中的颗粒填料团聚以及固体电解质/电极界面中存在的问题,该领域涌现了一批具有创新性的无机固体电解质结构设计。本文首先对基于三维氧化物固体电解质框架的复合电解质中的离子传输途径进行了概括性的讨论,阐述了电解质的结构可能对离子传输带来的影响。文章重点介绍了近年来对氧化物固体电解质的三维框架结构设计和应用及其制备方法,详述了不同的电解质框架结构对电池电化学性能方面的优化策略并对电池性能进行了比较。三维电解质框架除了可以作为复合电解质的基体外,也可以将电极材料填入其中,使其作为复合电极的基体,为电极与电解质之间提供了一种新的接触形式,以解决电极的体积变化和锂枝晶生长问题。文章在最后对设计思路以及仍面临的挑战进行了总结。 展开更多
关键词 复合固体电解质 三维框架 锂离子电导率 全固态电池 多孔材料
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单离子固态聚合物锂离子电解质膜的研究 被引量：2
5
作者 崔尧 尹雷 +1 位作者 余晴春 蒋峰景 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期698-701,共4页
将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有... 将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有较好的热稳定性;拉伸强度最大可达到4.25 MPa;当EO/Li+为20时,电解质膜的锂离子电导率可分别达到2.16×10-5 S/cm(40℃)和4.26×10-4S/cm(100℃);此外,该电解质膜的锂离子迁移数大于0.9,接近于单一锂离子导体。所制备的电解质膜有望在中高温锂电池中得到应用。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态聚合物电解质 单离子导体 锂离子电导率 离子迁移数
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固态锂离子传导氧化物中的点缺陷
6
作者 吴剑芳 郭新 《储能科学与技术》 CAS 2016年第5期745-753,共9页
固态电解质能有效地解决液态电解质存在的易燃、易泄漏及化学稳定性差等问题,然而,固态电解质的锂离子电导率（10-5~10-3 S/cm）显著低于液态电解质电导率（10-2 S/cm）,导致全固态锂离子电池的充放电性能比液态电池差。因此,进一步提... 固态电解质能有效地解决液态电解质存在的易燃、易泄漏及化学稳定性差等问题,然而,固态电解质的锂离子电导率（10-5~10-3 S/cm）显著低于液态电解质电导率（10-2 S/cm）,导致全固态锂离子电池的充放电性能比液态电池差。因此,进一步提高固态电解质的锂离子电导率成为改善全固态电池性能的关键,认知并调控材料中的点缺陷对于改善锂离子电导具有重要意义。本研究团队选用两种重要的固态锂离子传导氧化物材料：具有钙钛矿结构的Li3xLa（2/3-x1/3-2x）TiO3（0.04≤x≤0.16）和具有石榴石结构的Li7La3Zr2O12为研究对象,对其中存在的点缺陷及缺陷反应进行分析,并进一步阐述各种点缺陷对材料锂离子、氧离子和电子电导率的影响。 展开更多
关键词 固态电解质 缺陷 锂离子电导率 氧离子电导率 电子电导率
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酸催化溶胶凝胶法制备细菌纤维素/SiO_2复合隔膜 被引量：1
7
作者 尹雷 聂瑜 +2 位作者 余晴春 钟春燕 蒋峰景 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期60-62,共3页
在细菌纤维素水凝胶中,用酸催化正硅酸乙酯水解,原位生成纳米级Si O2粒子,压缩干燥后,得到细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)/Si O2复合隔膜,并对该复合膜的微观形貌、热稳定性以及电化学性能等进行了测试和分析。热重分析(TGA)及热... 在细菌纤维素水凝胶中,用酸催化正硅酸乙酯水解,原位生成纳米级Si O2粒子,压缩干燥后,得到细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)/Si O2复合隔膜,并对该复合膜的微观形貌、热稳定性以及电化学性能等进行了测试和分析。热重分析(TGA)及热收缩测试表明该BC/Si O2复合膜在200℃以下具有较好的热稳定性(零收缩);BC/Si O2复合膜的锂离子电导率在常温下(25℃)可以达到2.10×10-4 S/cm;此外,BC/Si O2复合膜在Li/Li Fe PO4半电池中表现出很好的化学和电化学稳定性。所制备的BC/Si O2复合膜有望在锂离子电池中得到应用。 展开更多
关键词 锂离子电池 细菌纤维素 细菌纤维素/SiO2复合膜 锂离子电导率 热稳定性
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低成本硫化物固态电解质Li6-xPS5-xClx的制备与性能研究 被引量：1
8
作者 杨纳川 王玉 +1 位作者 帅毅 陈康华 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期885-889,共5页
硫化物固体电解质以其室温电导率高,热稳定性好,电化学窗口宽等特点,在高功率及室温固态电池方面优势突出,是极具潜力的固态电解质材料.但制备其所需的高纯度Li2S原料高昂的价格使其实际应用受到掣肘,故本文使用单质锂金属(99.9%)、升... 硫化物固体电解质以其室温电导率高,热稳定性好,电化学窗口宽等特点,在高功率及室温固态电池方面优势突出,是极具潜力的固态电解质材料.但制备其所需的高纯度Li2S原料高昂的价格使其实际应用受到掣肘,故本文使用单质锂金属(99.9%)、升华硫、氯化锂和五硫化二磷等低成本原料,采用球磨法和高温热处理制备得到了Li6-xPS5-xClx(x=0.5)固态电解质粉末,通过X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对Li6-xPS5-xClx(x=0.5)固态电解质进行了表征,并使用交流阻抗法测试了其电导率,电导率可达8.29×10-4S·cm-1,将Li6-xPS5-xClx(x=0.5)固态电解质粉末进行冷压制片,制成Li对Li半电池后显示了良好的循环性能. 展开更多
关键词 低成本 球磨法 硫化物固态电解质 锂离子电导率
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金属所聚合物基固态电池研究取得进展
9
作者 新型 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期269-269,共1页
近期,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部新型电化学材料与器件团队在聚环氧乙烷基高性能电解质和固态电池方向取得了进展。针对聚环氧乙烷基固态电解质中锂离子电导率和迁移数较低的问题,利用多硫化锂的穿... 近期,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部新型电化学材料与器件团队在聚环氧乙烷基高性能电解质和固态电池方向取得了进展。针对聚环氧乙烷基固态电解质中锂离子电导率和迁移数较低的问题,利用多硫化锂的穿梭效应,通过原位电化学还原聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(PEGMA)与硫的共聚物,制备了-S4Li接枝的聚环氧乙烷固态电解质,从而实现快速的锂离子传输,有效改善界面稳定性,使得全固态聚合物锂电池在50℃下表现出高达1200圈的超高循环稳定性。 展开更多
关键词 固态电解质 聚合物锂电池 固态电池 锂离子电导率 聚环氧乙烷 迁移数 穿梭效应 界面稳定性
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